第6章幅度调制及解调

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1、第6章幅度调制及解调本章知识架构：本章教学目标与要求：※熟悉调制的原因※掌握普通调幅、双边带调幅、单边带调幅和残※留边带调幅的原理及定量分析※熟悉常用的调制电路※掌握包络检波和同步解调原理※熟悉常用的检波电路※掌握混频的原理※掌握调幅与检波电路的仿真方法小故事：1906年12月24日圣诞节前夕，在美国新英格兰海岸附近穿梭往来的船只上，一些听惯了“嘀嘀嗒嗒”莫尔斯电码声的报务员们，忽然听到耳机中传来了人的说话声和乐曲声----朗读《圣经》故事、演奏小提琴和播放亨德尔的《舒缓曲》唱片，最后还听到了亲切

2、的祝福声。报务员们听到的就是人类历史上第一次试验性的无线电广播，它是由加拿大出生的物理学家费森登主持和组织，并从他的实验室里播出的。费森登是最早研究无线电广播的先驱者之一。1900年，他为美国国家气象局进行无线电实验时，初次萌生了用无线电传达人声的设想。两年以后，在两位金融家的赞助下，他在马萨诸塞州布兰特岩城建立了一个实验室，在电线、真空管、电池和天线中寻找途径，试图把人的声音加入在无线电波里放送出去。他想要播出的，不是莫尔斯电码的"嘀嗒"声，而是现实世界中的各种声音。他整整花了4年时间，终于完成

3、了一套广播装置，做成了特殊的高频交流发射机，并设计出了一种系统，用来调制电波的振幅，使它能携带各种声音信号，这样，这种"调幅波"就能载着声音开始展翅飞翔了。1906年，人类历史上第一次无线电广播就这样实现了。虽然前后不过几分钟，但却预示着人类传播信息的一次革命。正规的定时广播是从1920年开始的。马可尼公司取得英国政府的许可证，在英国的切姆斯福以2800米的波长、15千瓦的功率定时播送新闻节目。（来源：http://www.ty3388.com.cn/choice_en/knowledge.php

4、?id=16）6.1概述什么是“调制”？为什么要进行调制呢？人耳能听到的声音的频率范围大约在300Hz-3000Hz间，通常把这一频率范围叫作音频。声波在空气中传播很慢，约为340m/s,且衰减很快，传播距离近。交变的电磁场可以利用天线向天空辐射。但要做到有效的辐射，天线的尺寸应和电磁波的波长相比拟。音频的波长在106～105m，要制造尺寸相当的天线显然是不可能的。因此不能直接将音频信号辐射到空中。将音频信号“装载”到更高的频率上，然后由天线辐射出去，是一个可以实现的设想。因为高频的波长在10m到

5、100m间，天线尺寸可以做得比较小。同时，不同的电台可以使用不同的频率，这样就可以容纳很多电台工作。信号除了音频信号外，还有电传、数字等各种信号。这些信号必须要装载到高频上去才便于传送。这些要借助于高频传输出去的原始信号，称为控制信号或者调制信号。把调制信号控制高频信号的过程叫做调制。被调制的高频信号称为载波。经过调制后的高频信号称为已调信号。而在接收端从已调信号中检取出原始信号的过程称为解调或者检波。调制的方法是多种多样的，例如对连续波的调制方法有：调幅、调频、调相、边带调制等；对于数字信号的调

6、制有移频键控等。本章只对调幅信号进行分析和仿真。图6.1和图6.2所示为能接收调幅信号的收音机图6.1能接收调幅信号图6.2只有调幅功能的收音机的装饰收音机图6.3调幅双连可变电容图6.4调幅遥控器6.2幅度调制原理普通调幅是用低频调制信号去控制高频载波的振幅，使调制后已调波德振幅按照调制信号的变化规律而线性变化。按照调制信号的种类，幅度调制可以分为模拟调制和数字调制；按照调制原理的不同，幅度调制又可以分为普通调幅、双边带调幅、单边带调幅和残留边带调幅等。6.2.1普通调幅为简化分析，假定调制信号

7、为简谐信号，即单频正弦波，表达式为，载波即高频振荡信号为，。假设所有信号的初始相位都为零。载波的表达式中，是其幅度峰值，是频率。则调制后，调幅波的幅度峰值的瞬时表达式为（6-1）式6-1中的参数k称为调幅指数，一般由调制电路确定，称为调制灵敏度，能反映调制信号对载波的控制程度。将式6-1代入载波的表达式即可得到调幅波或称已调波的表达式：(6-2)从公式上看，调幅波与载波的区别在于：调幅波的幅度峰值是一个随时间变化的函数，而载波的峰值是常数。对式6-2进行变形，可得到调幅波的另一表达式：（6-3）上

8、式中，称为调幅度或调幅系数。当调制信号和载波不变时，选择不同的k值时，调幅度也将发生变化。6.2.2双边带调幅由于普通调幅的功率利用率太低，为了提高效率，降低成本，必须想办法不发送载波，只发送两个边频，称为双边带调幅。双边带调幅波只包含上下边频，则其数学表达式如下：(6-6)双边带调幅波不包含载频，其功率利用率较高。但是，载频一定时，得知上下两个边频中的任何一个，即可恢复出另外一个的频率。例如：载频为200kHz，其中一个边频为198kHz，则另一个边频必然为202kHz，调制信号